JP3952621B2

JP3952621B2 - Objective lens for high-density optical recording media

Info

Publication number: JP3952621B2
Application number: JP00241699A
Authority: JP
Inventors: 敏明勝間
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2019-01-08
Also published as: JP2000206404A; US6466536B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高密度光記録媒体用対物レンズに関し、特に、高密度記録が求められる光ディスク、光磁気ディスク、光カード等の光記録媒体に対して、情報信号の書込みあるいは読取りを行う光ピックアップ装置に用いられる高密度光記録媒体用対物レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音声情報、映像情報さらにはコンピュータ用のデータ情報等を記録するための光記録媒体として、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）あるいはＤＶＤ（デジタルビデオディスク）等がよく用いられるようになってきている。
【０００３】
これらの光記録媒体に対して情報信号の書込みあるいは読取りを行うための光ピックアップ装置においては、対物レンズとしてその開口数が、ＣＤにおいては0.45、ＭＯにおいては0.5〜0.6程度、ＤＶＤにおいては0.6のものが用いられている。
【０００４】
また、上記光ピックアップ装置においては小型化、軽量化、低価格化の要求が強く、その要求を満たすため、上記対物レンズに合成樹脂材料やガラス材料からなる非球面単レンズを採用したものが一般的となっている。
【０００５】
ところで、近年では、情報記録容量の飛躍的な増加に伴い、少しでも高密度な記録媒体の出現が切望されており、光記録媒体の記録密度を向上させるための努力が日夜なされている。
【０００６】
ここで、光記録媒体の記録密度を向上させるためには対物レンズによる集光スポット径を小さくすることが必要となる。集光スポット径は、光源の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとした場合、
ｋ×λ／ＮＡ（ただし、ｋは定数）
なる式で表されるから、集光スポット径を小さくするためには光源の短波長化と対物レンズの高ＮＡ化の２条件の少なくともいずれかを満足することが必要となる。
【０００７】
そのうち、光源の短波長化は半導体レーザーの短波長化とＳＨＧ光源の開発によって、より改善されたものとなってきている。
【０００８】
一方、対物レンズの高ＮＡ化なる条件は、従来非球面単レンズを採用することにより進められてきておりＮＡが0.6程度まではこの手法によっても達成可能である。しかし、さらなる高ＮＡ化を進めるためには、単玉レンズの製造がより難しいものとなることから非球面単レンズを採用することの限界が問題となっている。例えば特開平10−123410号公報に開示された対物レンズではＮＡ0.7程度を達成するために２群２枚のレンズ構成としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載のものにおいては、従来の単レンズの対物レンズに比して、設計上も製造上も難しいものとなり、手間やコストが上昇する。さらに評価方法が容易でないことから製品検査の手間やコストも上昇する。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズにおいて、ＮＡ0.75以上の高ＮＡで２群２枚のレンズ構成でありながら、レンズの設計、製造、検査が容易で、収差を良好に補正し得る高密度光記録媒体用対物レンズを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の高密度光記録媒体用対物レンズは、光束を光記録媒体に集光するための光ピックアップ用の対物レンズであって、
光源側から順に、少なくとも１面を非球面とされた両凸レンズからなる第１のレンズと、光源側に凸面を向けた第２のレンズを配列してなり、
該第２のレンズが下記条件式(１)を満足するとともに、
前記第１のレンズが、下記条件式（３）を満足するように単独で収差が補正されたレンズであって下記条件式(２) を満足するように構成され、
系全体の開口数が0.75以上とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
0.588 ＜ β_２ ≦ 0.676 ……（１）
0.45≦ ＮＡ_１ ≦ 0.60 ……（２）
ＲＭＳ_１ ≦ 0.07λ ……（３）
ただし、
β_２：第２のレンズの結像倍率
ＮＡ_１：第１のレンズの開口数
ＲＭＳ_１：第１のレンズの波面収差のＲＭＳ
λ ：基準波長
なお、前記第２のレンズが光源側は球面とされ、光記録媒体側は平面とされていることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の高密度光記録媒体用対物レンズについて図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態を代表するものとして、実施例１に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すとおり、本実施形態に係る高密度光記録媒体用対物レンズは光源側から順に、少なくとも１面を非球面とされた両凸レンズからなる第１レンズＬ_１と、平凸レンズからなる第２レンズＬ_２を配列してなる２群２枚構成のレンズである。ここで、第２レンズＬ_２は、光源側は凸面を光源側に向けた球面とされ、光記録媒体側が平面とされている。なお、第１レンズＬ_１の非球面形状は下記に示す非球面深さ式により表される。
【００１８】
【数１】

【００１９】
ここで、光源（図示せず）からの光はこの高密度光記録媒体用対物レンズを透過し、第２レンズＬ_２の光記録媒体側の集光点に集光される。集光点の位置は光軸Ｚ上で第２レンズＬ_２から１〜２μｍの距離であり、図示できない程度に第２レンズＬ_２に至近である。
【００２０】
また、本実施形態に係る高密度光記録媒体用対物レンズは下記条件式(１’)〜(３’)を満足する。
【００２１】
0.588 ＜ β_２ ≦ 0.676 ……（１’）
ＮＡ_１ ≧ 0.45 ……（２’）
ＲＭＳ_１ ≦ 0.07λ ……（３’）
ただし、
β_２：第２レンズＬ_２の結像倍率
ＮＡ_１：第１レンズＬ_１の開口数
ＲＭＳ_１：第１レンズＬ_１の波面収差のＲＭＳ
λ ：基準波長
【００２２】
以下、本実施形態の作用について説明する。
【００２３】
まず、レンズ形状としては、第１レンズＬ_１の少なくとも１面を非球面とすることで、第１レンズＬ_１は単独でも対物レンズとして利用可能であるような収差補正されたレンズとすることができる。
【００２４】
また、第２レンズＬ_２を平凸レンズとすることで、レンズ研磨等について製造が容易になるほか芯取りが容易になるという利点もあり、レンズの低コスト化が可能になる。
【００２５】
つぎに、条件式（１’）は第２レンズＬ_２の単独での結像倍率β_２を規定している。
【００２６】
この上限値を上回ると、全系の高ＮＡ化を図るためには第１レンズＬ_１単体での開口数を大きくしなければならなくなり、第１レンズＬ_１の収差補正が難しくなる。
【００２７】
結像倍率β_２がこの下限値を下回るということは、第２レンズＬ_２の焦点距離が変わらずに物点距離が長くなるか、または物点距離が変わらずに焦点距離が短くなることを意味する。ここで、第２レンズＬ_２の物点距離を長くする場合は、第１レンズＬ_１の焦点距離も長くする必要が生じるため、レンズ全体が大きくなりレンズを小型化するのが難しくなる。他方、第２レンズＬ_２の焦点距離を短くする場合は、第２レンズＬ_２の屈折力が大きくなり、製造による誤差がレンズ性能に大きく影響する。
【００２８】
このように、条件式（１’）を満足する第２レンズＬ_２を、前述のとおり単独でも収差補正された第１レンズＬ_１と組み合わせて２群２枚構成のレンズとすることによりレンズの更なる高ＮＡ化が可能になる。
【００２９】
条件式（２’）は、第１レンズＬ_１を単独で使用したときの開口数を規定している。第１レンズＬ_１が条件式（２’）を満足することにより、第２レンズＬ_２と組み合わせて、開口数が0.75以上でありながら小型の高密度光記録媒体用対物レンズを容易に得ることができる。
【００３０】
すなわち、対物レンズ全系の開口数ＮＡは、第１レンズＬ_１単独での開口数をＮＡ_１、第２レンズＬ_２の結像倍率をβ_２とすると、以下の式により表される。
ＮＡ＝ＮＡ_１／ β_２
【００３１】
ここで例えば、第１レンズＬ_１の開口数を条件式（２’）の下限値以下の0.44とし、開口数0.75以上の高密度光記録媒体用対物レンズを設計しようとする場合、第２レンズＬ_２の結像倍率が0.588より小さくなり、前述したように対物レンズを小型化するのが難しくなる。
【００３２】
なお、従来より製造実績のあるレンズを用いることにより製造が容易になるという点で、第１レンズＬ_１は開口数が最高でも0.6程度のものとすることが好ましい。
【００３３】
例えば、本実施形態に係る高密度光記録媒体用対物レンズの第１レンズＬ_１に開口数0.6の対物レンズを採用し、第２レンズＬ_２を結像倍率0.667のレンズとすると、対物レンズ全系の開口数が0.9となり、高ＮＡの高密度光記録媒体用対物レンズを得ることができる。
【００３４】
条件式（３’）は、マルシャル評価基準と称される波面収差の評価基準であり、この条件式（３’）を満足するレンズは一般に無収差レンズと称される。条件式（３’）を満足することにより、第１レンズＬ_１は単独でも収差補正がなされるように構成される。
【００３５】
第１レンズＬ_１が単独でも収差補正がなされたレンズであることにより、レンズ全系を設計あるいは評価する際には第２レンズＬ_２のみの収差補正に配慮すればよいこととなり、設計、評価の労力が軽減される。また、第１レンズＬ_１が一般に性能検査の難しい非球面レンズであっても、第１レンズＬ_１単品での性能検査が可能となるので工程が簡易化される。
【００３６】
＜実施例１＞
実施例１に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、上記実施形態に詳述した構成と作用効果を奏するもので、第１レンズＬ_１は両面に非球面を備えたレンズを用いている。
【００３７】
表１に、実施例１の各レンズ面の曲率半径Ｒ（非球面の場合は光軸近傍の曲率半径）（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、および各レンズの波長410ｎｍにおける屈折率Ｎを示す。なお、表１および以下の表において、曲率半径Ｒ、軸上面間隔Ｄ、屈折率Ｎに対応させた数字は光源側から順次増加するようになっている。
【００３８】
また、表１の中段には実施例１における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例１における入射光束径φ（ｍｍ）、レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、レンズ全系の開口数ＮＡ、レンズ全系の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ）、第１レンズＬ_１の焦点距離ｆ_１（ｍｍ）、第１レンズＬ_１の開口数ＮＡ_１、第１レンズＬ_１の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ_１）、第２レンズＬ_２の焦点距離ｆ_２（ｍｍ）、ならびに第２レンズＬ_２の結像倍率β_２の値を示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１に示すように、実施例１は条件式（１’）〜（３’）をすべて満足している。
【００４１】
＜実施例２＞
実施例２に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、実施例１と略同様の構成とされ同様の作用効果を奏するもので、第１レンズＬ_１としては実施例１と同じレンズを用いている。
【００４２】
表２に、実施例２の各レンズ面の曲率半径Ｒ（非球面の場合は光軸近傍の曲率半径）（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、および各レンズの波長410ｎｍにおける屈折率Ｎを示す。
【００４３】
また、表２の中段には実施例２における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例２における入射光束径φ（ｍｍ）、レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、レンズ全系の開口数ＮＡ、レンズ全系の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ）、第１レンズＬ_１の焦点距離ｆ_１（ｍｍ）、第１レンズＬ_１の開口数ＮＡ_１、第１レンズＬ_１の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ_１）、第２レンズＬ_２の焦点距離ｆ_２（ｍｍ）、ならびに第２レンズＬ_２の結像倍率β_２の値を示す。
【００４４】
【表２】

【００４５】
表２に示すように、実施例２は条件式（１’）〜（３’）をすべて満足している。
【００４６】
＜実施例３＞
図２は、実施例３に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図である。
【００４７】
実施例３に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、実施例１と略同様の構成とされ同様の作用効果を奏するものである。なお、第１レンズＬ_１は実施例１と同曲率半径、同面間隔、同屈折率であるが、レンズ径が実施例１のものより大きいレンズを用いている。
【００４８】
表３に、実施例３の各レンズ面の曲率半径Ｒ（非球面の場合は光軸近傍の曲率半径）（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、および各レンズの波長410ｎｍにおける屈折率Ｎを示す。
【００４９】
また、表３の中段には実施例３における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例３における入射光束径φ（ｍｍ）、レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、レンズ全系の開口数ＮＡ、レンズ全系の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ）、第１レンズＬ_１の焦点距離ｆ_１（ｍｍ）、第１レンズＬ_１の開口数ＮＡ_１、第１レンズＬ_１の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ_１）、第２レンズＬ_２の焦点距離ｆ_２（ｍｍ）、ならびに第２レンズＬ_２の結像倍率β_２の値を示す。
【００５０】
【表３】

【００５１】
表３に示すように、実施例３は条件式（１’）〜（３’）をすべて満足している。
【００５２】
＜実施例４＞
図３は、実施例４に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図である。
【００５３】
実施例４に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、図３に示すとおり、実施例３と略同様の２枚のレンズからなる構成とされ、第２レンズＬ_２の光記録媒体側に光記録媒体のカバーガラス１が配されている。なお、第１レンズＬ_１としては実施例３と同じレンズを用いており、レンズ全系としては実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００５４】
なお、カバーガラス１は、第２レンズＬ_２の光記録媒体側の面と集光点の間の位置に配することが可能である。
【００５５】
このカバーガラス１は種々の態様のものとし得るのであって、例えば、光記録媒体の裏面(第２レンズＬ_２とは反対側の面)部分に信号面が形成されている場合には光記録媒体の透明基板をこのカバーガラス１とすることができ、また、例えば、光記録媒体の表面(第２レンズＬ_２と対向する側の面)部分に信号面が形成されている場合においては、第２レンズＬ_２と光記録媒体の間の任意の位置に配された光路長調整用あるいは媒体保護用等の透明板をこのカバーガラス１とすることができる。
【００５６】
表４に、実施例４の各レンズ面の曲率半径Ｒ（非球面の場合は光軸近傍の曲率半径）（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、および各レンズの波長410ｎｍにおける屈折率Ｎを示す。
【００５７】
また、表４の中段には実施例４における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例４における入射光束径φ（ｍｍ）、レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、レンズ全系の開口数ＮＡ、レンズ全系の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ）、第１レンズＬ_１の焦点距離ｆ_１（ｍｍ）、第１レンズＬ_１の開口数ＮＡ_１、第１レンズＬ_１の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ_１）、第２レンズＬ_２の焦点距離ｆ_２（ｍｍ）、ならびに第２レンズＬ_２の結像倍率β_２の値を示す。
【００５８】
【表４】

【００５９】
表４に示すように、実施例４は条件式（１’）〜（３’）をすべて満足している。
【００６０】
＜実施例５＞
図４は、実施例５に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図である。
【００６１】
実施例５に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、実施例１と略同様の構成とされ同様の作用効果を奏するものである。なお、第１レンズＬ_１は光源側の面が非球面とされ、光記録媒体側の面は球面とされている。
【００６２】
表５に、実施例５の各レンズ面の曲率半径Ｒ（非球面の場合は光軸近傍の曲率半径）（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、および各レンズの波長410ｎｍにおける屈折率Ｎを示す。
【００６３】
また、表５の中段には実施例５における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例５における入射光束径φ（ｍｍ）、レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、レンズ全系の開口数ＮＡ、レンズ全系の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ）、第１レンズＬ_１の焦点距離ｆ_１（ｍｍ）、第１レンズＬ_１の開口数ＮＡ_１、第１レンズＬ_１の波面収差のＲＭＳ（ＲＭＳ_１）、第２レンズＬ_２の焦点距離ｆ_２（ｍｍ）、ならびに第２レンズＬ_２の結像倍率β_２の値を示す。
【００６４】
【表５】

【００６５】
表５に示すように、実施例５は条件式（１’）〜（３’）をすべて満足している。
【００６６】
図５は、実施例１〜４および実施例５における第１レンズＬ_１の、波長410ｎｍにおける波面収差を表す図である。図５に示すとおり、実施例１〜５における第１レンズＬ_１は単独でも収差補正が良好なレンズである。
【００６７】
図６は、各々実施例１〜５におけるレンズ全系の、波長410ｎｍにおける波面収差を表す図である。図６に示すとおり、各実施例１〜５に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、収差を良好に補正したレンズであることが明らかである。
【００６８】
なお、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能である。
【００６９】
また、第２レンズＬ_２の光記録媒体側の面は、一般に加工性の点で平面であることが好ましいが、若干の曲率を有する面であってもよい。
【００７０】
また、本発明に係る対物レンズは、物点（光源）を無限遠方とする場合のみに適用されるものではなく、物点を有限距離に配したいわゆる有限系のレンズとしても使用可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズによれば、２群２枚構成とし、第１のレンズとして従前から単玉光ピックアップ用対物レンズとして知られている非球面レンズを用い、第２のレンズとして所定の結像倍率を備え光源側に凸面を向けたレンズを用いることにより、レンズの設計、製造、検査の労力およびコストを増大させることなく、かつ収差を良好なものとしつつ高ＮＡな対物レンズとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図
【図２】実施例３に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図
【図３】実施例４に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図
【図４】実施例５に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成を示す図
【図５】実施例１〜４および実施例５の第１レンズの波長410ｎｍにおける波面収差図
【図６】各実施例１〜５のレンズ全系の波長410ｎｍにおける波面収差図
【符号の説明】
Ｌ_１〜Ｌ_２レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_６曲率半径（非球面の場合は光軸近傍の曲率半径）
Ｄ_１〜Ｄ_５軸上面間隔
Ｚ光軸
１カバーガラス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an objective lens for a high-density optical recording medium, and more particularly to an optical pickup device for writing or reading information signals on an optical recording medium such as an optical disk, a magneto-optical disk, or an optical card that requires high-density recording. The present invention relates to an objective lens for a high-density optical recording medium used.
[0002]
[Prior art]
In recent years, CD (compact disc), MO (magneto-optical disc), DVD (digital video disc), etc. are often used as optical recording media for recording audio information, video information, and computer data information. It is becoming.
[0003]
In an optical pickup device for writing or reading information signals on these optical recording media, the numerical aperture as an objective lens is about 0.45 for CD, about 0.5 to 0.6 for MO, and 0.6 for DVD. Things are used.
[0004]
In addition, in the optical pickup device, there is a strong demand for downsizing, weight reduction, and cost reduction. In order to satisfy the demand, the objective lens generally adopts an aspherical single lens made of a synthetic resin material or a glass material. It is the target.
[0005]
By the way, in recent years, with the dramatic increase in information recording capacity, the appearance of a recording medium that is as high as possible is eagerly desired, and efforts are being made day and night to improve the recording density of optical recording media.
[0006]
Here, in order to improve the recording density of the optical recording medium, it is necessary to reduce the focused spot diameter by the objective lens. The condensed spot diameter is λ as the wavelength of the light source and NA as the numerical aperture of the objective lens.
k x λ / NA (where k is a constant)
Therefore, it is necessary to satisfy at least one of the two conditions of shortening the wavelength of the light source and increasing the NA of the objective lens in order to reduce the focused spot diameter.
[0007]
Among them, the shortening of the wavelength of the light source has been improved by the shortening of the wavelength of the semiconductor laser and the development of the SHG light source.
[0008]
On the other hand, the condition for increasing the NA of the objective lens has been advanced by adopting a conventional aspherical single lens, and can be achieved by this method until the NA is about 0.6. However, in order to further increase the NA, it is more difficult to manufacture a single lens, and therefore the limit of adopting an aspheric single lens is a problem. For example, the objective lens disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-123410 has a two-group, two-lens configuration in order to achieve about NA 0.7.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, those described in the above publication are more difficult to design and manufacture than conventional single-lens objective lenses, increasing labor and cost. Furthermore, since the evaluation method is not easy, the labor and cost of product inspection also increase.
[0010]
In view of the above circumstances, the present invention has an objective lens used in an optical pickup device that has a high NA of 0.75 or more and a two-group, two-lens configuration, but can be easily designed, manufactured, and inspected, and has aberrations. An object of the present invention is to provide an objective lens for a high-density optical recording medium that can be corrected satisfactorily.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
An objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention is an objective lens for an optical pickup for condensing a light beam on an optical recording medium,
In order from the light source side, a first lens composed of a biconvex lens having at least one aspherical surface and a second lens having a convex surface facing the light source side are arranged,
The second lens satisfies the following conditional expression (1), and
Said first lens is configured to satisfy the following Symbol conditional expression (2) a lens whose aberration is corrected individually so as to satisfy the following conditional expression (3),
The numerical aperture of the entire system is 0.75 or more.
[0012]
0.588 <β ₂ ≦ 0.676 (1)
0.45 ≦ NA ₁ ≦ 0.60 (2)
RMS ₁ ≦ 0.07λ (3)
However,
β ₂ : imaging magnification of the second lens NA ₁ : numerical aperture of the first lens RMS ₁ : RMS of wavefront aberration of the first lens
λ: Reference wavelength It is preferable that the second lens has a spherical surface on the light source side and a flat surface on the optical recording medium side.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an objective lens for a high-density optical recording medium according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 1 as a representative of the present embodiment.
[0017]
As shown in FIG. 1, the objective lens for the high density optical recording medium according to the present embodiment in order from the light source side, a first lens L ₁ having a biconvex lens that is at least one aspherical surface, consisting of a plano-convex lens the by arranging the second lens L ₂ is a 2 two lenses of a lens group made. Here, the second lens L _2, the light source side is a spherical surface having a convex surface on the light source side, the optical recording medium side is flat. The non-spherical shape of the first lens L ₁ is represented by the depth of an aspheric surface expression shown below.
[0018]
[Expression 1]

[0019]
Here, the light source light from the (not shown) the high-density optical recording transmitted through the objective lens medium, is focused on the focal point of the second lens L ₂ of the optical recording medium side. The position of the condensing point is a distance of ₁ to ₂ μm from the second lens L ₂ on the optical axis Z, and is as close to the second lens L ₂ as cannot be shown.
[0020]
Moreover, the objective lens for a high-density optical recording medium according to this embodiment satisfies the following conditional expressions (1 ′) to (3 ′).
[0021]
0.588 <β ₂ ≤ 0.676 (1 ')
NA ₁ ≧ 0.45 (2 ')
RMS ₁ ≤ 0.07λ (3 ')
However,
beta _2: a second lens _{L 2} of the imaging magnification NA _1: first lens _{L 1} of the numerical aperture of RMS _1: RMS of the first wave front aberration of the lens _{L 1}
λ : Reference wavelength [0022]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described.
[0023]
First, as a lens shape, by making at least one surface of the first lens L ₁ an aspherical surface, the first lens L ₁ may be an aberration-corrected lens that can be used alone as an objective lens. it can.
[0024]
In addition, by setting the second lens L ₂ plano-convex lens, there is also the advantage that other centering the manufacturing becomes easy for the lens grinding or the like is facilitated, it is possible to lower the cost of the lens.
[0025]
Next, conditional expression (1 ′) defines the imaging magnification β ₂ of the second lens L ₂ alone.
[0026]
If this upper limit is exceeded, the numerical aperture of the first lens L ₁ alone must be increased in order to increase the NA of the entire system, making it difficult to correct aberrations of the first lens L ₁ .
[0027]
The imaging magnification β ₂ being lower than the lower limit means that the object distance is increased without changing the focal distance of the second lens L ₂ , or the focal distance is reduced without changing the object distance. means. Here, When the longer the object distance of the second lens L _2, since the need to also increase the focal length of the first lens L ₁ occurs, the entire lens is miniaturized increased and the lens is difficult. On the other hand, if a shorter focal length of the second lens L _2, the refractive power of the second lens L ₂ becomes large, the error caused by manufacturing a large effect on lens performance.
[0028]
As described above, the second lens L ₂ that satisfies the conditional expression (1 ′) is combined with the first lens L ₁ that has been corrected for aberrations alone as described above to form a two-group two-lens lens. Higher NA can be achieved.
[0029]
Conditional expression (2 ′) defines the numerical aperture when the first lens L ₁ is used alone. When the first lens L ₁ satisfies the conditional expression (2 ′), it is possible to easily obtain a small objective lens for a high-density optical recording medium while having a numerical aperture of 0.75 or more in combination with the second lens L _2. Can do.
[0030]
That is, the numerical aperture NA of the entire objective lens system is expressed by the following equation, where NA ₁ is the numerical aperture of the first lens L ₁ alone and β ₂ is the imaging magnification of the second lens L ₂ .
NA = NA ₁ / β ₂
[0031]
Here, for example, if the numerical aperture of the first lens L ₁ and the lower limit value below 0.44 of the condition (2 '), to be designed to a numerical aperture of 0.75 or more objective lens for the high density optical recording medium, the second lens magnification of the L ₂ is smaller than 0.588, it becomes difficult to miniaturize the objective lens as described above.
[0032]
Incidentally, in terms of production by the use of certain lenses conventionally manufacturing results it is facilitated, the first lens L ₁ is preferably intended numerical aperture of about 0.6 at most.
[0033]
For example, the first lens L numerical aperture of 0.6 of the objective lens ₁ of the high density optical recording medium for an objective lens according to the present embodiment employs, when the second lens L ₂ and the lens of the imaging magnification 0.667, the overall objective lens The numerical aperture of the system is 0.9, and an objective lens for a high-density optical recording medium having a high NA can be obtained.
[0034]
Conditional expression (3 ′) is a wavefront aberration evaluation standard referred to as a Marshall evaluation standard, and a lens that satisfies this conditional expression (3 ′) is generally referred to as an aberration lens. By satisfying the conditional expression (3 ′), the first lens L ₁ is configured so that aberration correction can be performed by itself.
[0035]
Since the first lens L ₁ is a lens that has been subjected to aberration correction alone, when designing or evaluating the entire lens system, it is only necessary to consider aberration correction of the second lens L ₂ alone. The effort is reduced. Even if the first lens L ₁ is an aspherical lens that is generally difficult to perform a performance test, the performance test can be performed with the first lens L ₁ alone, thereby simplifying the process.
[0036]
<Example 1>
An objective lens for the high density optical recording medium according to the first embodiment, in which exhibits the configuration and operation effects detailed above embodiment, the first lens L ₁ is a lens having aspherical surfaces on both sides.
[0037]
Table 1 shows the radius of curvature R of each lens surface in Example 1 (the radius of curvature near the optical axis in the case of an aspheric surface) (mm), the distance between the upper surfaces of each lens (the center thickness of each lens and the air between each lens). Distance) D (mm) and the refractive index N of each lens at a wavelength of 410 nm are shown. In Table 1 and the following tables, the numbers corresponding to the radius of curvature R, the shaft upper surface distance D, and the refractive index N are sequentially increased from the light source side.
[0038]
The middle part of Table 1 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above aspherical surface depth formula in Example 1, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 1 and the total lens system. focal length f (mm), the whole lens system aperture NA, the entire lens system in the wavefront aberration RMS of (RMS), the focal length _f 1 of the first lens _{L 1} (mm), the first lens _{L 1} of the numerical aperture NA _1, the first lens _{L 1} of the wavefront aberration RMS _(RMS 1), the focal length _f 2 of the second lens _{L 2} (mm), as well as the value of the imaging magnification beta ₂ of the second lens _{L 2.}
[0039]
[Table 1]

[0040]
As shown in Table 1, Example 1 satisfies all the conditional expressions (1 ′) to (3 ′).
[0041]
<Example 2>
An objective lens for the high density optical recording medium according to the second embodiment, in which the same effects are substantially the same structure as in Example 1, the first lens L ₁ using the same lens as in Example 1 Yes.
[0042]
Table 2 shows the curvature radius R of each lens surface of Example 2 (the radius of curvature near the optical axis in the case of an aspheric surface) (mm), the distance between the upper surfaces of each lens (the center thickness of each lens and the air between the lenses). Distance) D (mm) and the refractive index N of each lens at a wavelength of 410 nm are shown.
[0043]
The middle part of Table 2 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above aspherical surface depth formula in Example 2, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 2 and the total lens system. focal length f (mm), the whole lens system aperture NA, the entire lens system in the wavefront aberration RMS of (RMS), the focal length _f 1 of the first lens _{L 1} (mm), the first lens _{L 1} of the numerical aperture NA _1, the first lens _{L 1} of the wavefront aberration RMS _(RMS 1), the focal length _f 2 of the second lens _{L 2} (mm), as well as the value of the imaging magnification beta ₂ of the second lens _{L 2.}
[0044]
[Table 2]

[0045]
As shown in Table 2, Example 2 satisfies all the conditional expressions (1 ′) to (3 ′).
[0046]
<Example 3>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an objective lens for a high density optical recording medium according to the third embodiment.
[0047]
The objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 3 has substantially the same configuration as that of Example 1, and has the same effects. The first lens L ₁ has the same radius of curvature, the same surface spacing, and the same refractive index as in the first embodiment, but uses a lens having a larger lens diameter than that in the first embodiment.
[0048]
Table 3 shows the radius of curvature R of each lens surface of Example 3 (in the case of an aspherical surface, the radius of curvature near the optical axis) (mm), the distance between the upper surface of each lens (the center thickness of each lens and the air between each lens). Distance) D (mm) and the refractive index N of each lens at a wavelength of 410 nm are shown.
[0049]
The middle part of Table 3 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above aspherical surface depth formula in Example 3, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 3 and the total lens system. focal length f (mm), the whole lens system aperture NA, the entire lens system in the wavefront aberration RMS of (RMS), the focal length _f 1 of the first lens _{L 1} (mm), the first lens _{L 1} of the numerical aperture NA _1, the first lens _{L 1} of the wavefront aberration RMS _(RMS 1), the focal length _f 2 of the second lens _{L 2} (mm), as well as the value of the imaging magnification beta ₂ of the second lens _{L 2.}
[0050]
[Table 3]

[0051]
As shown in Table 3, Example 3 satisfies all conditional expressions (1 ′) to (3 ′).
[0052]
<Example 4>
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an objective lens for a high density optical recording medium according to the fourth embodiment.
[0053]
An objective lens for the high density optical recording medium according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 3, is configured to a substantially same two lenses as in Example 3, the light on the optical recording medium side of the second lens L ₂ A cover glass 1 for the recording medium is arranged. As the first lens L ₁ and using the same lens as in Example 3, the same effects as in Example 1 as the whole lens system.
[0054]
The cover glass 1 can be located in position between the face and the focal point of the second lens L ₂ of the optical recording medium side.
[0055]
The cover glass 1 is a than be of a variety of embodiments, for example, when the signal surface (opposite surface to the second lens L ₂₎ parts are formed the back surface of the optical recording medium is an optical recording can be a transparent substrate of the medium between the cover glass 1, also, for example, when the signal surface is formed on the surface (the second lens L ₂ facing the surface on the side) portion of the optical recording medium, any transparent plate such as an optical path length adjusting or medium protection arranged at a position between the second lens L ₂ and the optical recording medium can be the cover glass 1.
[0056]
Table 4 shows the curvature radius R of each lens surface in Example 4 (in the case of an aspherical surface, the radius of curvature near the optical axis) (mm), the distance between the upper surfaces of each lens (the center thickness of each lens and the air between each lens). Distance) D (mm) and the refractive index N of each lens at a wavelength of 410 nm are shown.
[0057]
The middle part of Table 4 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above aspherical surface depth formula in Example 4, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 4 and the total lens system. focal length f (mm), the whole lens system aperture NA, the entire lens system in the wavefront aberration RMS of (RMS), the focal length _f 1 of the first lens _{L 1} (mm), the first lens _{L 1} of the numerical aperture NA _1, the first lens _{L 1} of the wavefront aberration RMS _(RMS 1), the focal length _f 2 of the second lens _{L 2} (mm), as well as the value of the imaging magnification beta ₂ of the second lens _{L 2.}
[0058]
[Table 4]

[0059]
As shown in Table 4, Example 4 satisfies all the conditional expressions (1 ′) to (3 ′).
[0060]
<Example 5>
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an objective lens for a high density optical recording medium according to the fifth embodiment.
[0061]
The objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 5 has substantially the same configuration as that of Example 1, and has the same effects. The first lens L ₁ is a surface on the light source side is aspheric, the surface of the optical recording medium side is a spherical surface.
[0062]
Table 5 shows the radius of curvature R of each lens surface of Example 5 (in the case of an aspherical surface, the radius of curvature near the optical axis) (mm), the distance between the upper surfaces of each lens (the center thickness of each lens and the air between the lenses). Distance) D (mm) and the refractive index N of each lens at a wavelength of 410 nm are shown.
[0063]
The middle part of Table 5 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above-mentioned aspheric depth formula in Example 5, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 5 and the total lens system. focal length f (mm), the whole lens system aperture NA, the entire lens system in the wavefront aberration RMS of (RMS), the focal length _f 1 of the first lens _{L 1} (mm), the first lens _{L 1} of the numerical aperture NA _1, the first lens _{L 1} of the wavefront aberration RMS _(RMS 1), the focal length _f 2 of the second lens _{L 2} (mm), as well as the value of the imaging magnification beta ₂ of the second lens _{L 2.}
[0064]
[Table 5]

[0065]
As shown in Table 5, Example 5 satisfies all the conditional expressions (1 ′) to (3 ′).
[0066]
FIG. 5 is a diagram illustrating the wavefront aberration of the first lens L ₁ in Examples 1 to 4 and Example 5 at a wavelength of 410 nm. As shown in FIG. 5, the first lens L ₁ in Examples 1 to 5 is a lens with good aberration correction even when used alone.
[0067]
FIG. 6 is a diagram illustrating wavefront aberration at a wavelength of 410 nm of the entire lens system in each of Examples 1 to 5. As shown in FIG. 6, it is clear that the objective lenses for high-density optical recording media according to Examples 1 to 5 are lenses in which aberrations are favorably corrected.
[0068]
The objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the curvature radius R of each lens and the lens interval (or lens) (Thickness) D can be appropriately changed.
[0069]
The surface of the optical recording medium side of the second lens L ₂ is preferably a generally workability plane in terms of, or may be a surface having a slight curvature.
[0070]
Further, the objective lens according to the present invention is not applied only when the object point (light source) is set at infinity, but can also be used as a so-called finite lens in which the object points are arranged at a finite distance.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention, an aspherical lens that has been known as a single lens optical pickup objective lens as a first lens has a two-group two-element configuration. By using a lens having a predetermined imaging magnification and having a convex surface directed toward the light source as the second lens, it is possible to improve aberrations without increasing lens design, manufacturing, inspection labor and cost. A high NA objective lens can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an objective lens for a high density optical recording medium according to Example 1. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an objective lens for a high density optical recording medium according to Example 3. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 4. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 5. FIG. FIG. 6 is a wavefront aberration diagram at a wavelength of 410 nm of each lens system of Examples 1 to 5.
L _{1 to} L ₂ lenses R _{1 to} R ₆ radius of curvature (in the case of an aspherical surface, the radius of curvature near the optical axis)
D ₁ to D ₅ axial distance Z Optical axis 1 cover glass

Claims

An objective lens for an optical pickup for condensing a light beam on an optical recording medium,
In order from the light source side, a first lens composed of a biconvex lens having at least one aspherical surface and a second lens having a convex surface facing the light source side are arranged,
The second lens satisfies the following conditional expression (1), and
Said first lens is configured to satisfy the following Symbol conditional expression (2) a lens whose aberration is corrected individually so as to satisfy the following conditional expression (3),
An objective lens for a high-density optical recording medium, characterized in that the numerical aperture of the entire system is 0.75 or more.
0.588 <β ₂ ≦ 0.676 (1)
0.45 ≦ NA ₁ ≦ 0.60 (2)
RMS ₁ ≦ 0.07λ (3)
However,
β ₂ : imaging magnification of the second lens NA ₁ : numerical aperture of the first lens RMS ₁ : RMS of wavefront aberration of the first lens
λ: Reference wavelength

The objective lens for a high-density optical recording medium according to claim 1, wherein the second lens has a spherical surface on the light source side and a flat surface on the optical recording medium side.